[发明专利]一种水下浑浊强散射的视觉同步定位与建图方法及系统

说明书

本发明公开了一种水下浑浊强散射的视觉同步定位与建图方法及系统，涉及水下视觉同步定位与建图技术领域。包括：S1.获取图像步骤、S2.图像预处理步骤、S3.建立主特征提取网络步骤、S4.主特征提取网络训练步骤、S5.视觉同步定位与建图步骤。本发明采用浑浊强散射图像增强网络和特征点提取网络共用主特征提取网络的方式，有效解决了水下浑浊强散射环境中水下视觉同步定位与建图定位精度低的问题；通过共用的主特征提取网络，可以信息共享的同时，减少了整个模型的参数量，保证了在水下嵌入式设备上的实时部署。

技术领域

本发明涉及水下视觉同步定位与建图技术领域，尤其涉及一种水下浑浊强散射的视觉同步定位与建图方法及系统。

背景技术

水下视觉同步定位与建图，是指利用水下视觉技术对水下环境进行实时的定位和建图，从而实现对海底地形、水下设施、海底生物等信息的全面、精确、高效获取和处理。这项技术在海洋勘探、海洋资源开发、海洋环境保护、海底文物保护等方面都有着重要的应用价值。但是，由于水下视觉的局限性和长期作业的误差积累，影响了图像的清晰度和对比度，导致图像降质，降低特征点的提取和匹配能力，同时增加了特征点的错误匹配率，进而严重影响基于特征点提取的水下视觉同步定位与建图在水下环境中的性能，进而影响其的准确性和可靠性，所以，如何在水下浑浊强散射环境中提高水下视觉同步定位与建图的精度，对于本领域技术人员来说是仍待解决的技术问题。

在现有技术中，存在神经网络算法对水下浑浊强散射图像进行预处理，然后运行水下视觉同步定位与建图，但是这种方法是两阶段的，限制了神经网络算法在水下机器人上的部署，如何保证算法在水下嵌入式设备上的实时性，仍然是亟待解决的技术问题。

因此，提出一种水下浑浊强散射的视觉同步定位与建图方法及系统，来解决现有技术存在的困难，是本领域技术人员亟需解决的问题。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种水下浑浊强散射的视觉同步定位与建图方法及系统，采用浑浊强散射图像增强网络和特征点提取网络共用主特征提取网络的方式，有效解决了水下浑浊强散射环境中视觉同步定位与建图定位精度低的问题。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种水下浑浊强散射的视觉同步定位与建图方法，包括以下步骤：

S1.获取图像步骤：获取浑浊图像和清晰图像；

S2.图像预处理步骤：对获取的浑浊图像和清晰图像进行预处理，得到变换后的浑浊图像和清晰图像；

S3.建立主特征提取网络步骤：建立浑浊强散射图像增强网络和特征点提取网络共用的主特征提取网络；

S4.主特征提取网络训练步骤：将变换后的浑浊图像和清晰图像输入主特征提取网络，对主特征提取网络进行训练，得到训练好的主特征提取网络；

S5.视觉同步定位与建图步骤：向训练好的主特征提取网络中输入待提取图像，输出待提取图像的特征点分数、位置和坐标。

上述的方法，可选的，S2中利用图像单应变换网络对获取的浑浊图像和清晰图像进行预处理。

上述的方法，可选的，S3中建立主特征提取网络步骤的具体内容为：

将变换后的浑浊图像和清晰图像输入主特征提取网络；

利用浑浊强散射图像增强网络对输入的图像进行图像增强处理，得到图像增强处理后的图像；

利用特征点提取网络对图像增强处理后的图像进行图像特征点提取；

输出图像特征点的分数、位置和坐标。

上述的方法，可选的，S4中主特征提取网络训练步骤的具体内容为：

利用对抗损失的减小生成的样本分布与真实样本分布之间的距离；